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应用案例I热带水产养殖中模拟和实测的水流与氧气
发布时间:2020-03-23

在热带鱼养殖场中,尖吻鲈鱼受到越来越多人的欢迎。该鱼类能够在温水环境和含氧量相对较低的环境中存活,但当氧含量降至约3毫克/升以下时,它们的生长速度会减缓,如果氧含量迅速下降,有可能会导致鱼类死亡。

本研究的目的是为了更好地了解对于养鱼场的日常操作和环境影响最重要的现场海洋条件。另一个方面是将来自预测模型的模拟水流与实测水流进行对比。


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围栏里面的氧气含量取决于水流循环和鱼类的本地氧气消耗,以及鱼类食物和排泄物(粪便颗粒)残留物对有机物质的降解。


将两个安得拉海洋卫士II(Aanderaa SeaGuardII)多参数系统部署在围栏的外围和内部。在上游部署中,第一个系统放置在系泊中,向上并靠近底部。在下游的部署中,系统颠倒放置,靠近水面(图[1])。测量的参数是水柱中的水流(1米层)、波浪、氧气、盐度、温度和浊度。此外,在其中一个围栏内还安装了测量氧气、温度和盐度的链系统,测量深度分别为水面以下5米和9米。

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【1】在位置A、B和C安装和部署的安得拉海洋卫士II(Aanderaa SeaGuardII)DCP。A和B用于评估鱼笼对水流速度的影响。第二个系统放置在一个围栏里面, 位置C(红色),用于监测2个不同深度处的氧气盐度和温度。

结果表明:在这一位置,水流由潮汐驱动以0至100cm/s的速度运动,在整个水柱的东南方向有一个相当均匀的主水体运移,在有鱼笼的情况下,围栏下游的位置B水流速度出现了很大程度的减缓。


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【2】位置A和B中预测水流速度(红色)和实际现场测量的水流速度(蓝色)之间的对比。

在此位置,渔场运营团队从模型公众号中接收整个水柱的平均水流速度信息。为便于比较,对所有在1m测量单元处测量的水流速度进行了平均,并与模拟结果进行了对比(图[2])。渔场上游的模拟和实测速度对比结果较好,但是当水流速度较大时,模型低估了水流的速度。


因为没有考虑到渔场,因此,下游的模型完全高估了下游的水流速度。在此位置,整个水柱在一个主方向上运移,建模相对容易。如果某个位置的水流在不同的深度朝着不同的方向流动,那么此位置的建模将会变得比较困难。


在两个不同深度处对溶解氧(DO)进行了测量。在两周的部署期间中,溶解氧主要随潮在60%至100%的空气饱和度之间变化。与9米的深度相比,5米深度处的溶解氧含量有较低的趋势,这可能是由于鱼类喜欢在较浅的深度处聚集。8月12日测得的氧气含量最低,在水深5米和水深9米深度处测得的浓度分别为3.88毫克/升和5.64毫克/升。在同一时期,温度读数和盐度读数没有出现任何的异常[图[3]),这意味着溶解氧水平的下降可能是由于鱼笼内外溶解氧交换不良所致。这种较大的差异表明了连续监测相对于点测量的重要性。在这种研究,溶解氧没有下降到临界水平以下,但监测时间较短。


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【3】安得拉(Aanderaa)链系统在水面下5米深度处和9米深度处监测到的氧气、温度和盐度


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